Vera i Griler

Koji su metastabilno, a koji mješovito kristalizirani Fe-ljevovi?

Metastabilno su kristalizirani bijeli tvrdi lijev i čelični lijev, a mješovito kristalizirani su sivi lijev, nodularni lijev i temper lijev.

Koje su vrste željeznih ljevova? Navedite mikrostrukturne konstituente metastabilno kristaliziranih ljevova.

Vrste željeznih ljevova su čelični, bijeli tvrdi, sivi, nodularni (žilavi) i temper (kovkasti) lijev. Kod metastabilno kristaliziranih ljevova (čelični i bijeli tvrdi) ugljik je vezan u karbidu (Fe₃C).

Navedite osnovne oblike grafita kod Fe-ljevova i koji je najnepovoljniji u uvjetima vlačnog opterećenja i zašto?

Grafitne nakupine pojavljuju se u tri osnovna oblika:

1) Listićav ili lamelaran – sivi lijev

2) Kuglast – žilavi lijev

3) Čvorast – temper lijev

4) Postoji još vermikularan (crvičast) oblik grafita, ali je on izuzetno rijedak

Listićav ili lamelaran oblik grafita je najnepovoljniji u uvjetima vlačnog opterećenja jer je kod njega koncentracija naprezanja kroz materijal najveća pa smanjuje otpornost presjeka

Navedite oblike grafita kod pojedinih vrsta ljevova. Koji je najpovoljniji u uvjetima dinamičkog opterećenja?

Sivi lijev ima listićav grafit, nodularni lijev sadrži kuglast grafit, a temper lijev čvorast grafit. U uvjetima dinamičkog opterećenja najpovoljniji je nodularni lijev jer ima visoku dinamičku izdržljivost i povišenu žilavost nakon izotermičkog poboljšavanja.

Koja su posebna svojstva Fe-ljevova koji sadrže grafitnu fazu?

Fe-ljevovi koji sadrže grafit imaju:

• Visoku sposobnost prigušenja vibracija

• Dobra klizna svojstva

• Dobru tlačnu čvrstoću

• Dobru obradljivost odvajanjem čestica

• Nisko talište (ako je sastav oko eutektičke koncentracije)

• Dobru livljivost

• Mogućnost lijevanja složenih oblika male mase i dimenzija

• Bolju korozijsku postojanost nego u nelegiranih čelika

Navedite specifična svojstva koja otežavaju proces lijevanja.

Slabo ispunjavanje kalupa zahtijeva veliko pregrijavanje taljevine, zbog čega je minimalna debljina stijenke ograničena na oko 5 mm.

Također, prisutno je vrlo veliko toplinsko stezanje, koje iznosi oko 2 do 2,5 % kod nelegiranih vrsta, a kod legiranih može doseći i do 3 %, odnosno volumenski 10 do 12 %. Takvo stezanje uzrokuje velika zaostala naprezanja te povećava opasnost od nastanka šupljina i pukotina u odljevku.

Opiši čelični lijev.

• Kristalizira metastabilno ≤ 2 %C, kod nelegiranih < 0,5 %C

• Nakon skrućivanja ima grubu, lijevanju F + P mikrostrukturu (Widmannstättenova struktura) zbog čega ima nisku istezljivost i žilavost

• Legiranjem i toplinskom obradom postižu neka posebna svojstva:

  • Povišena žilavost i vlačna čvrstoća

  • Mehanička otpornost pri povišenim temperaturama

  • Otpornost na opću koroziju ili agresivne medije

  • Vatrootpornost

• Primjenjuje se ako nije dovoljna vlačna čvrstoća sivog i temper lijeva uz istovremenu visoku R_e i dovoljnu istezljivost (8-25%), žilav je i koristi se za najveće dimenzije i mase. Zavarljiv je kod nelegiranih vrsta.

Po čemu se razlikuju čelik i čelični lijev?

Čelici su završno oblikovani deformiranjem, dobivaju se gnječeni poluproizvodi (šipke, limovi, cijevi, profili), a ljevovi su završno oblikovani ulijevanjem u kalup te se dobivaju odljevci. Za ljevove se troši manje od 10% ukupno proizvedene količine sirovog željeza.

Koji se osnovni postupak toplinske obrade mora provesti kod mehanički opterećenih odljevaka čeličnog lijeva i zašto? Skiciraj t-t dijagram tog postupka.

Kod čeličnog lijeva provodi se postupak normalizacije - usitnjavanje lijevane mikrostrukture i ujednačavanje veličine zrna što dovodi do poboljšanja istezljivosti i žilavosti. Odljevak prije normalizacije ima grubu ljevačku (Widmannstättenovu) strukturu niske istezljivosti i žilavosti.

Opiši bijeli tvrdi lijev.

• Dobiven je forsiranjem metastabilne kristalizacije u metalnoj kokili ili mokrom pješčanom kalupu, povišen %Mn (cementator, 3-4%) pospješuje stvaranje Fe₃C, odnosno sprječava stvaranje grafita, dok je ograničen %Si (< 0.6%)

• Moguće mikrostrukture:

  • Metastabilno po cijelom presjeku: P + Fe₃C'' + Fe₃C^e

  • Mješovito kristalizirano – površinski slojevi do određene dubine metastabilno kristalizirali, dok je sredina presjeka stabilno ili mješovito kristalizirala (tvrdokorni lijev)

Opiši svojstva i mikrostrukturu bijelog tvrdog lijeva.

Bijeli tvrdi lijev sadrži povišen %Mn (3-4%) koji je cementator i pospješuje stvaranje Fe₃C, odnosno sprječava stvaranje grafita → Si (grafitizator) je ograničen (< 0,6 %). Sadrži 2,5 - 3,5 %C. Može kristalizirati potpuno metastabilno (P + Fe₃C'' + Fe₃C^e) ili mješovito (površinski slojevi kristaliziraju metastabilno, a sredina stabilno ili mješovito - tzv. tvrdokorni lijev).

Bijeli tvrdi lijev tvrd je i krhak, ima malu istezljivost i žilavost, osjetljiv je na udarna opterećenja, ima vrlo veliku otpornost na pritiske i abrazijsko trošenje, teško je obradljiv odvajanjem čestica te naginje stvaranju šupljina i zaostalih naprezanja pri lijevanju.

Koje je osnovno povoljno svojstvo bijelog tvrdog lijeva u primjeni i zašto?

Zbog visoke krhkosti i osjetljivosti, bijeli tvrdi lijev nema široko područje primjene. Koristi se kao sirovina u proizvodnji čelika i temper ljevova. Zbog svoje visoke otpornosti na abrazijsko trošenje, primjenjuje se u izradi odljevaka jednostavnijeg oblika otpornih na abraziju.

Navedite strukturne konstituente nelegiranog čeličnog lijeva i bijelog tvrdog lijeva. Koje razlike u njihovim svojstvima proizlaze iz tih struktura?

Čelični lijev – grubo lijevana F + P mikrostruktura

Svojstva – niska istezljivost i žilavost te zavarljivost

Bijeli tvrdi lijev – mikrostruktra nastala metastabilnom kristalizacijom P + Fe₃C'' + Fe₃C^e , mikrostruktura nastala mješovito kristalizirano

Svojstva – tvrd i krhak, ali male istezljivosti i žilavosti, osjetljiv na udarna opterećenja, vrlo velika otpornost na pritiske i na abrazijsko trošenje, teško obradljiv odvajanjem čestica, samo se može brusiti, naginje stvaranju šupljina i zaostalih naprezanja pri lijevanju

Opiši kemijski sastav sivog lijeva i kako on kristalizira?

• Kemijski sastav:

  • %Si treba biti visok (1-4%) – grafitizator

  • %Mn treba biti što niži (do 1,2%) – cementator, ali se ne smije u potpunosti eliminirati jer stvara neškodljivi MnS, tj. neće nastati štetni FeS

  • P je grafitizator (0,4-1,5%) – većim %P se poboljšava livljivost, no štetan je jer smanjuje žilavost stvaranjem fosfidnog eutektikuma (steadita)

  • S (< 0,1%) – cementator, štetna primjesa jer stvara plinske mjehuriće i tvrde uključke FeS

• Kristalizacija:

  • Primarna i prvi dio sekundarne kristalizacije – stabilno

  • Drugi dio sekundarne kristalizacije – metastabilno

Opiši svojstva sivog lijeva.

o   Mogu se lijevati odljevci svih masivnosti

o   Proizvodnja je jednostavna i jeftinija nego u drugih ljevova

o   Vrlo dobra livljivost

o   Nisko talište

o   Dobra rezljivost, slaba zavarljivost

o   Niska vlačna, a visoka tlačna čvrstoća, niska istezljivost i slaba žilavost

o   Promjenljiv modul elastičnosti (60000-155000 N/mm²), viša R_m znači i viši E

o   Dobra ležišna svojstva

o   Vrlo dobra sposobnost prigušenja vibracija

Navedite moguće faze u mikrostrukturi sivog lijeva. Koja struktura odgovara potpuno stabilnoj kristalizaciji, a koja se može površinski zakaliti?

Sivi lijev je Fe-legura s > 2 %C koja kristalizira mješovito (u primarnoj i prvom dijelu sekundarne kristalizacije stabilno, a u drugom dijelu sekundarne kristalizacije metastabilno). Mikrostruktura je dvojna i sastoji se od nakupina listića grafita (primarna mikrostruktura) i željezne osnove koja je feritna, perlitna ili feritno-perlitna, a uz to se može i pojaviti i slobodni cementit.

Potpuno stabilnoj kristalizaciji odgovara struktura u kojoj se ugljik izlučuje isključivo u obliku grafita, odnosno grafitna (siva) struktura bez prisutnosti cementita. Struktura koja se može površinski zakaliti je perlitna ili feritno-perlitna osnova, jer sadrži vezani ugljik u obliku cementita unutar perlita, što omogućuje povećanje tvrdoće pri kaljenju.

Što su elementi cementatori, a što grafitizatori?

Cementatori su elementi koji pospješuju pojavu ugljika u karbidima (Mn, S), a grafitizatori pospješuju stvaranje grafita (Si, P).

Što je stupanj zasićenja kod sivog lijeva? Što se odnosi na njegov iznos?

Stupanj zasićenja kod sivog lijeva omjer je %C kroz %Cᵉ (eutektički). Za S_z < 1 radi se o podeutektičkim vrstama sivog lijeva, za eutektičke vrste S_z = 1, a za nadeuktektički sastav S_z > 1.

Skicirajte dijagram naprezanje-istezanje za sivi lijev i opći konstrukcijski čelik za nosive konstrukcije.

O čemu ovisi vrijednost vlačne čvrstoće odljevaka od sivog lijeva?

Vlačna čvrstoća sivog lijeva ovisi o stupnju zasićenja: R_m = 1045 – 785 ∙ S_z –  2,5∙d

Skicirajte faze u mikrostrukturi potpuno stabilno kristaliziranog sivog lijeva.

Feritna struktura s listićavim grafitom.

Kako nastaje nodularni (žilavi) lijev i koji je njegov kemijski sastav?

• Sivo sirovo željezo se tali u elektropeći, a taljevina se obrađuje globulatorima (≈ 0,5 %Mg kod podeutektičkih i ≈ 0.5 %Ce kod nadeutektičkih vrsta)

  • Globulatori pomažu izlučivanje grafita u obliku kuglica (nodula)

  • Postupak dobivanja složeniji i skuplji nego za ostale ljevove

 

• Kemijski sastav

  • Povišen %C (3,2-3,8%) i %Si (2,4-2,8%), nizak %Mn (< 0,5%)

  • Ostali elementi moraju biti u što manjem %, pogotovo antiglobulatori koji sprječavaju izlučivanje grafita u obliku kuglica

Opiši svojstva nodularnog (žilavog) lijeva.

o   Mehanička svojstva bolja od sivog, a slabija od čeličnog lijeva

o   Visoka dinamička izdržljivost, posebno u poboljšanom stanju kao i vlačna čvrstoća

o   Izotermičkim poboljšavanjem dobiva se povišena žilavost

Opišite strukturu žilavog lijeva.

Žilavi (nodularni) lijev sadrži povišen %C i %Si te smanjen %Mn, a taljevina se obrađuje globulatorima - elementima koji pomažu izlučivanje grafita u obliku kuglica. Mikrostruktura željezne osnove može biti potpuno feritna, feritno-perlitna, perlitna ili austenitna.

Navedite razlike u svojstvima između feritnog i perlitnog žilavog lijeva. Kod kojeg od njih prevladava stabilna kristalizacija?

Feritna se struktura nalazi kod ljevova niže čvrstoće, ali više istezljivosti, dok je perlitna struktura kod ljevova više čvrstoće, a niže istezljivosti. Stabilna kristalizacija prevladava kod feritnih ljevova.

Objasnite razlike u strukturi i svojstvima između sivog i žilavog (nodularnog) lijeva.

Željezna osnova kod sivog lijeva može biti: F, P ili F+P, a uz to se može pojaviti i slobodni cementit, dok željezna osnova kod žilavog lijeva može biti: F, P, F+P i austenitna.

Mehanička svojstva kod žilavog lijeva su bolja od sivog lijeva (visoka dinamička izdržljivost R_d, posebno u poboljšanom stanju kao i vlačna čvrstoća R_m). Vlačna čvrstoća je veća radi kuglastog oblika grafita kod žilavog lijeva nego listićavog kod sivog lijeva, no sivi lijev ima visoku tlačnu čvrstoću.

Sivi lijev je slabo zavarljiv zbog male istezljivosti i visokog %C, a žilavi lijev je zavarljiv. Otpornost na trošenje, koroziju i oksidaciju je bolja kod žilavog lijeva. Proizvodnja sivog lijeva jednostavnija je i jeftinija od proizvodnje nodularnog lijeva.

Što je izotermički poboljšan nodularni lijev?

Nova vrsta lijeva koji zamjenjuje konstrukcijske čelike ili čelične lijevove kod onih dijelova kod kojih se traži visoka čvrstoća, istezljivost, žilavost, dinamička izdržljivost te otpornost na trošenje. Odljevci se austenitiziraju pri 900 °C, a zatim brzo hlade do temperature između 200 i 400 °C gdje držanjem dolazi do izotermičke pretvorbe u donji ili gornji bainit.

Što je to decementacijsko žarenje? Koje podvrste Fe-ljevova se time dobivaju?

Decementacijsko žarenje koristi se za dobivanje temper lijeva kako bi se od polazne sirovine, bijelog tvrdog lijeva, postigla prikladna uporabna svojstva - tvrdoća i krhkost bijelog tvrdog lijeva → niža tvrdoća, viša žilavost i istezljivost te bolja obradljivost temper lijeva.

Ovisno o atmosferi u kojoj se provodi decementacijsko žarenje, moguće je dobiti crni temper lijev (žarenjem u neutralnoj atmosferi) i bijeli temper lijev (žarenjem u oksidacijskoj atmosferi). Crni temper lijev ima sivi prijelom od grafita, dok bijeli temper lijev ima svijetliji prijelom od ferita i perlita.

Što je čelik?

Čelik je metastabilno kristalizirana Fe-C legura (≤ 2 %C) uz prisutne pratioce (Si, Mn) i nečistoće (P, S i ostali) te uz eventualni dodatak 1 ili više legirnih elemenata.

Navedite osnovne vrste sirovog željeza obzirom na kemijski sastav i oblik pojave ugljika.

Od sirovog željeza nastaju sivo sirovo željezo i bijelo sirovo željezo. Sivo sadrži listićasti grafit te se od njega proizvodi sivi lijev ili kuglasti grafit iz kojeg nastaje nodularni lijev. Bijelo željezo ima povišen %Mn i ugljik u karbidu. Tvori bijeli tvrdi lijev, a decementacijskim žarenjem dobiva se bijeli ili crni temper lijev.

Opišite utjecaj sadržaja ugljika na osnovna svojstva čelika.

Ugljik je najutjecajniji element u čelicima, o njemu ovisi mikrostruktura, a time i njegova svojstva.

Kod nelegiranih čelika s 0,8 %C povišenjem udjela ugljika i dalje raste tvrdoća (HV), granica tečenja (R_e), vlačna čvrstoća (R_m), a smanjuje se istezljivost (A), kontrakcija (Z) i udarni rad loma (zato što raste udio tvrdog i krhkog Fe₃C^id – eutektoidnog karbida).

Kod čelika s > 0,8 %C povišenjem udjela ugljika i dalje raste tvrdoća, ali pada vlačna čvrstoća jer je povišen udio sekundarnog karbida (FeC'').

Porastom %C pada hladna deformabilnost i zavarljivost, a raste zakaljivost.

Usporedite strukturu i osnovna svojstva nelegiranih čelika s 0,2 %C i 1,2 %C.

Čelik s manjim postotkom ugljika bit će lošije zakaljiv od onog s većim postotkom. Čelik s 1,2 %C također će postizati veću tvrdoću, no ima manju istezljivost i kontrakciju od niskougljičnog čelika. Hladna deformacija pada porastom %C, stoga će čelik s 0,2 %C imati bolju sposobnost hladne deformacije, također i bolju zavarljivost.

Od kojih se faza sastoji mikrostruktura niskougljičnog čelika, koja od njih prevladava i koja povoljna tehnološka svojstva iz toga proizlaze?

Mikrostruktura je feritno-perlitna od kojih prevladava ferit. Povoljna tehnološka svojstva koje proizlaze su zavarljivost, oblikovljivost i rezljivost.

Kako silicij (Si) i mangan (Mn) utječu na oblik pojave ugljika u sirovom željezu?

Silicij je grafitizator - pospješuje pojavu ugljika u obliku grafita, a mangan je cementator - pospješuje stvaranje ugljika u obliku karbida.

Navedite strukturu općeg konstrukcijskog čelika za nosive konstrukcije i osnovna svojstva.

Opći konstrukcijski čelik za nosive konstrukcije ima < 0,2 %C, te feritno-perlitnu strukturu. Kako bi se smanjila opasnost od krhkog loma, treba biti što niži postotak ugljika i nečistoća (P, S, N) te što manje uključaka.

Osnovna svojstva takvog konstrukcijskog čelika su nosivost i sigurnost (visoka granica razvlačenja R_e, vlačna čvrstoća R_m i žilavost KU/KV), velika površina ispod krivulje u F- l dijagramu što jamči sigurnost od krhkog loma. Temperatura upotrebe je od -40 do +50˚C. Treba imati što bolju zavarljivost, oblikovljivost i rezljivost.

Koja faza u mikrostrukturi prevladava kod općih konstrukcijskih čelika za nosive konstrukcije i koje tehnološko svojstvo je zbog toga dobro?

Kod općih konstrukcijskih čelika za nosive konstrukcije u mikrostrukturi prevladava ferit, uz manji udio perlita. Zbog toga ovi čelici imaju dobru duktilnost i zavarljivost, što je vrlo važno tehnološko svojstvo jer omogućuje jednostavnu obradu, oblikovanje i pouzdano zavarivanje konstrukcija.

Povećanjem udjela ugljika raste količina perlita, čime se povećava granica razvlačenja i čvrstoća, ali se smanjuju duktilnost i zavarljivost, pa takvi čelici nisu pogodni za tipične nosive konstrukcije.

Koje su osnovne razlike u svojstvima općih konstrukcijskih čelika za nosive konstrukcije i čelika za strojogradnju. Imaju li iste mikrostrukturne konstituente?

Čelici za strojogradnju imaju 0,3 – 0,5 %C, stoga imaju slabiju zavarljivost od općih konstrukcijskih čelika za nosive konstrukcije. Imaju višu vlačnu čvrstoću te višu tvrdoću i veću otpornost na trošenje. Čelici za strojogradnju nemaju zahtjeve na žilavost i zavarljivost. Mikrostruktura im je feritno-perlitna.

Skicirajte dijagram naprezanje-istezanje općeg konstrukcijskog čelika za nosive konstrukcije i čelika povišene čvrstoće. Kako se postiže povišena čvrstoća?

Povišena se čvrstoća postiže mehanizmima očvrsnuća: očvrsnuće kristalima mješancima (povišenje %C, legiranje), očvrsnuće martenzitnom transformacijom (kaljenje), očvrsnuće hladnom deformacijom (povisuje gustoću dislokacija), očvrsnuće usitnjenjem zrna, očvrsnuće precipitacijom (disperzijom faza).

Od kojih se faza sastoji mikrostruktura visokougljičnog konstrukcijskog čelika, koja od njih prevladava i koja povoljna svojstva proizlaze iz takve strukture?

Mikrostruktura visokougljičnog konstrukcijskog čelika sastoji se od ferita i perlita, pri čemu prevladava perlit. Zbog takve strukture čelik ima veću čvrstoću i tvrdoću.

Koja dobra svojstva imaju normalizirani sitnozrnati čelici i zašto?

Normalizirani sitnozrnati čelici nisu osjetljivi na krhki lom i imaju dobru zavarljivost. Dobra zavarljivost osigurana je niskim masenim udjelom ugljika (< 0,2 %) i Ce < 0,4 (vrijednost ekvivalenta ugljika).

Koji su kriteriji odlučujući za odabir vrste čelika unutar skupine čelika za cementiranje?

Odgovarajući čelik za cementiranje se odabire po zahtijevanim mehaničkim svojstvima sredine presjeka. Nelegirani čelici za cementiranje bolji su za dijelove manjih presjeka koji nisu udarno opterećeni zbog njihove slabije prokaljivosti. Legirani i jače legirani čelici bolje su prokaljivi te su bolji izbor za dijelove većih dimenzija i viša mehanička opterećenja.

Koja skupina čelika ima najbolju kombinaciju visokih statičkih i dinamičkih otpornosti pri normalnim temperaturama i kakvom mikrostrukturom to postiže?

Najbolju kombinaciju statičkih i dinamičkih otpornosti pri normalnim temp. imaju čelici za poboljšavanje. Koriste se za dijelove koji u radu moraju postići kombinaciju visoke vlačne čvrstoće R_m, granice razvlačenja R_p0,2, istezljivosti, žilavosti i dinamičke izdržljivosti R_d. Poboljšavaju se nelegirani i niskolegirani čelici s 0,2 - 0,6 %C. Poboljšavanje jest kaljenje + visokotemperaturno popuštanje, stoga poboljšani čelici imaju visokopopuštenu martenzitnu mikrostrukturu.

Koje su razlike u svojstvima između čelika za cementiranje i čelika za poboljšavanje. Koje svojstvo čelika određuje postizavanje mehaničkih svojstava u jezgri dijela?

Čelici za cementiranje imaju višu tvrdoću na površini te su namijenjeni za dijelove od kojih se zahtijeva otpornost na trošenje. Kako bi mogli postići željena svojstva, osnovni uvjet za čelike za poboljšavanje je dobra prokaljenost. Čelici za poboljšavanje postižu jednoličnija svojstva po čitavom presjeku (npr. istezljivost, granica razvlačenja), dok se kod čelika za cementiranje svojstva uvelike razlikuju po presjeku. Prokaljivost određuje postizanje mehaničkih svojstava u jezgri strojnog dijela.

Objasnite što je to prokaljenost, a što prokaljivost čelika. Skicirajte razliku u prokaljivosti dvaju čelika.

Prokaljivost je postizanje jednoličnih svojstava, odnosno jednolične tvrdoće na poprečnom presjeku, te ovisi o kemijskom sastavu čelika i veličini austenitnog zrna, tj. vrsti čelika i vremenu inkubacije Ap. Prokaljenost čelika ovisi o prokaljivosti, dimenzijama čelika te intenzivnosti gašenja koje je primijenjeno.

Oba čelika imaju podjednaku tvrdoću na površini, ali je prokaljivost legiranog čelika bolja zbog legirnih elemenata – manji pad tvrdoće kako se udaljenost od čela povećava.

Što utječe na prokaljivost čelika, a što na prokaljenost dijela? Zašto je važno da konstrukcijski dio bude dobro prokaljen?

Na prokaljivost čelika utječu kemijski sastav (udio ugljika i legirajućih elemenata), veličina austenitnog zrna i uvjeti zagrijavanja.

Na prokaljenost dijela utječu prokaljivost čelika, dimenzije i oblik dijela te brzina hlađenja pri kaljenju.

Važno je da konstrukcijski dio bude dobro prokaljen kako bi imao dovoljnu tvrdoću, čvrstoću i ujednačena svojstva kroz cijeli presjek.

Koji je osnovni kriterij za odabir vrste čelika unutar skupine čelika za poboljšavanje? Opišite način ispitivanja tog svojstva.

Izbor čelika za poboljšavanje vrši se na temelju zadanih dimenzija i visine opterećenja, odnosno na temelju traženih vrijednosti mehaničkih svojstava na kritičnom mjestu presjeka. Čelici se biraju na osnovu prokaljivosti – legirani čelici bolje su prokaljivi jer produljuju vrijeme inkubacije. Dakle, za dijelove velikih dimenzija od kojih se traži visoka granica razvlačenja i udarni rad loma, najbolje je odabrati visokolegirane čelike za poboljšavanje.

Prokaljivost se ispituje Jominy metodom – intenzivno se hladi čelo epruvete (propisanih dimenzija i oblika) pa se na različitim udaljenostima od čela postižu različite mikrostrukture i tvrdoće ispitivanog uzorka. Konstruira se Jominy krivulja koja predstavlja tijek tvrdoća u ovisnosti o udaljenosti od gašenog čela epruvete.

Skicirajte kako se mijenjaju mehanička svojstva čelika za poboljšavanje s temperaturom popuštanja.

Potrebna temperatura popuštanja određuje se prema traženim vrijednostima mehaničkih svojstava nakon poboljšavanja, iz dijagrama koji postoje za svaki čelik.

Po kojim se svojstvima razlikuju legirani od nelegiranih čelika za poboljšavanje?

Legirani čelici za poboljšavanje bolje su prokaljivi te podnose veća radna opterećenja, postižu više granice razvlačenja i udarni rad loma.

Zašto mehanička svojstva čelika za poboljšavanje ovise o dimenzijama? Koje vrste se primjenjuju za veće dimenzije i viša opterećenja?

Mehanička svojstva ovise o dimenzijama jer što su veće dimenzije čelika, to će on imati slabiju prokaljenost. Zato se za velike dimenzije i viša opterećenja koriste legirani i visokolegirani čelici (imaju bolju prokaljivost).

Koja su osnovna tražena svojstva čelika za opruge i kako se ona postižu?

Od opruge se očekuje da pod djelovanjem opterećenja ostvari traženu elastičnu deformaciju te nakon rasterećenja postigne elastični povrat. Modul elastičnosti isti je za sve čelike, stoga se višu elastičnu deformaciju može dobiti samo povišenjem granice razvlačenja R_e ili R_p0,1. To se ostvaruje povišenim masenim udjelom ugljika te legiranjem sa Si, Mn, Cr i V. Ostala tražena svojstva za čelik za opruge su: visoka vlačna čvrstoća R_m (sigurnost od loma), dovoljna rezerva plastičnosti (omjer R_0,1  / R_m), otpornost na udarno opterećenje (udani rad loma KU) te visoka dinamička izdržljivost R_d (otpornost na lom od udara). Ta se svojstva, osim legiranjem, postižu i poboljšavanjem ili izotermičkim poboljšavanjem, hladnim deformiranjem te patentiranjem (izotermičko poboljšavanje + hladna deformacija).

Skicirajte u jednom dijagramu ovisnost naprezanja i istezanja za opći konstrukcijski čelik za nosive konstrukcije i čelik za opruge te naznačite najvažnije traženo svojstvo čelika za opruge.

Što je korozija?

• Spontano razaranje materijala pod djelovanjem okolnog medija, izaziva promjene na površini i/ili u unutrašnjosti koje dovode do gubitka materijala i promjene svojstava

• Postoje dvije vrste korozije:

1)    Kemijska korozija – kemijske reakcije na površini (npr. oksidacija)

2)     Elektrokemijska korozija – korozija uz prisutnost elektrolita

Navedite uvjete opće antikorozivnosti. Koja skupina čelika mora biti visokolegirana gamagenim elementima?

Načini zaštite od korozije su isključivanje uzroka, dodavanje stabilizatora u medij, primjena materijala otpornih na koroziju te primjena zaštitnih prevlaka / katodne i anodne zaštite. Uvjeti postojanosti čelika na opću koroziju: u čeliku treba biti barem 12 %Cr (obavezno u kristalu mješancu) - na površini će umjesto željeznog oksida nastajati kromov oksid te čelik treba imati homogenu monofaznu mikrostrukturu (F, A ili M) bez karbida, oksida ili drugih intermetalnih spojeva jer ne smije biti faza s različitim elektropotencijalima. Gamagenim elementima legiraju se austenitni nehrđajući čelici jer šire područje austenita naprotiv kromu koji je jak feritotvorac.

Navedite osnovne razlike u svojstvima između feritnih i martenzitnih čelika. Koja je sličnost, a koja osnovna razlika u kemijskom sastavu?

Feritni čelici imaju nisku tvrdoću i čvrstoću, ali su dobro duktilni i dobro oblikovljivi, dok martenzitni čelici imaju visoku tvrdoću, čvrstoću i otpornost na trošenje, ali su krhkiji i slabije duktilni.

Sličnost je u tome što i jedni i drugi sadrže više od 13 %Cr, zbog čega pripadaju skupini nehrđajućih čelika.

Osnovna razlika u kemijskom sastavu je u sadržaju ugljika: feritni čelici imaju vrlo nizak udio ugljika (< 0,1 %C), dok martenzitni čelici sadrže više ugljika (0,15-1 %C), što omogućuje stvaranje martenzita i postizanje visoke tvrdoće kaljenjem.

Razlika u legiranju između austenitnih i feritnih čelika? Što se legira gamagenim elementima?

Feritni čelici legiraju se s 13-17 %Cr, dok se austenitni čelici legiraju s > 18 %Cr i > 8 %Ni (nikal se može zamijeniti manganom). Ostali legirni elementi kod austenitnih čelika su Mo, Ti, Nb, Ta i dr. Gamagenim se elementima legiraju austenitni nehrđajući čelici jer je krom (koji je neizostavan legirni element) jak feritotvorac.

Što su austenitni čelici?

-        < 0,15 %C, osnovni legirni elementi Cr (> 18%) i Ni (> 8%)

-        Nemagnetični

-        Dobro hladno oblikovljiv

-        Otporan na kiseline, lužine i soli

-        Osjetljiv na plinove koji sadrže sumpor, za razliku od feritnih čelika

-        Za niske temperature do apsolutne nule, za visoke temperature uz dodatno legiranje (otporni na puzanje)

Što su dupleks čelici?

-        Osnovni legirni elementi Cr i Ni

-        Struktura sastavljena od ferita (BCC) i austenita (FCC), omjer faza mora biti 1:1 i u tom slučaju nema razlike potencijala između faza

-        Otpornost na koroziju slična otpornosti austenitnih čelika

-        R_m i R_p0,2 viša nego kod austenitnih čelika

-        Žilavost je između feritnih i austenitnih čelika

Što je točkasta ili jamičasta korozija?

-        Uzrok – lokalne nehomogenosti i diskontinuiteti u strukturi ili sastavu zaštitnog sloja ili unutar osnovnog materijala -> dolazi do oštećenja pasivnog sloja

-        Uz postojanje elektrolita nastaje mikroelektroliza zbog razlike potencijala pojedinih područja u mikrostrukturi ili materijala u spoju

-        Otpornost – procjenjuje se prema vrijednosti djelotvorne sume elemenata, DS > 25 vrlo dobra, DS > 35 izvrsna otpornost

-        Otpornost na točkastu koroziju se povisuje legiranjem s molibdenom uz povišen udio kroma (oko 30%)

Navedite tipove selektivne korozije. Koji tip selektivne korozije je naročito opasan za visokolegirane korozijski postojane čelike?

Tipovi selektivne korozije su: točkasta, kontaktna, interkristalna i napetosna korozija. Za visokolegirane korozijski postojane čelike opasna je interkristalna korozija.

Objasnite kontaktnu koroziju i načine njezinog sprječavanja.

Kontaktna korozija nastaje pri dodiru dvaju različitih metala/legura u prisustvu elektrolita. Manje otporan metal (manje plemenit) postaje anoda galvanskog članka i biva napadnut. Od kontaktne se korozije moguće zaštititi pomoću katodne zaštite, izbjegavanjem spojeva metala različitih potencijala, izoliranjem elemenata u spoju i dodavanjem inhibitora u elektrolit.

Objasnite nastajanje interkristalne korozije i način njezinog sprječavanja.

Kod interkristalne korozije pukotina napreduje nevidljivo uzduž granica kristalnog zrna, razara se metalna veza među kristalima što dovodi do raspada. Duljim držanjem nehrđajućeg čelika pri temperaturi 425-815°C (npr. pri zavarivanju) dolazi do senzibilizacije, tj. do stvaranja kromovih karbida po granicama zrna. Zbog toga su područja uz granice zrna osiromašena kromom, pa više ne ispunjavaju nužne uvjete otpornosti na koroziju. Granice zrna postaju anoda koja se troši. Takva se korozija može spriječiti legiranjem stabiliziranog čelika s Ti, Nb ili Ta, jer su oni jači karbidotvorci od kroma stoga će se stvarati njihovi karbidi umjesto kromovog karbida. Može se izabrati čelik sa što nižim %C jer uz manjak ugljika ne mogu se stvarati ni karbidi. Ukoliko je već došlo do senzibilizacije, čelik treba ugrijati na oko 1100°C i gasiti u vodi. Na taj se način karbidi na granicama zrna ponovno otapaju u A ili F, kromovi karbidi nestaju s granica zrna te je A ili F ponovno stabiliziran.

Objasnite senzibilizaciju.

Stvaranje kromovih karbida Cr₂₃C₆ po granicama zrna duljim držanjem pri temperaturi 425 - 815 °C. Pri toj temperaturi karbidi se ne mogu otopiti u kristalu mješancu pa precipitiraju po granicama zrna zbog čega su područja uz granice zrna osiromašena kromom pa više ne ispunjuju nužne uvjete otpornosti na koroziju.

Objasnite napetosnu koroziju i načine njenog sprječavanja.

U slučajevima napetosne korozije, pukotine su posljedica statičkog ili dinamičkog vlačnog naprezanja u agresivnoj sredini, nastaju na mjestima zaostalih naprezanja (zavar, hladno deformirani lokaliteti). Takvoj su koroziji podložni austenitni i martenzitni čelici. Može se spriječiti žarenjem za smanjenje zaostalih naprezanja.

Navedite skupine čelika za rad pri povišenim i visokim temperaturama. Koji se čelici primjenjuju za najviše radne temperature i zašto?

Vrste mehanički otpornih čelika pri povišenim temp. su: ugljični, niskolegirani (Cr, Mo, V), visokolegirani (12%Cr martenzitni čelici) i austenitni Cr-Ni (+ Mo, W, V, Ti, Nb) čelici.

Za najviše radne temperature primjenjuju se austenitni Cr-Ni čelici (Tr=600...750°C). Imaju visoku mehaničku otpornost pri visokim temperaturama i visoku otpornost puzanju, legiraju se jakim karbidotvorcima – izlučivanje karbida i toplinski postojanih intermetalnih spojeva (nakon precipitacijskog očvršćivanja). Austenitna mikrostruktura s FCC rešetkom daje manju pokretljivost atoma od BCC rešetke pa je otežan proces difuzije.

Navedite načine povišenja mehaničke otpornosti čelika za rad pri povišenim i visokim temperaturama.

Na poboljšanje mehaničke otpornosti čelika za rad pri povišenim temp. utječe se legiranjem i strukturom. Legirni elementi u kristalu mješancu koče pokretljivost atoma (Mo i Co), a legiranje elementima koji tvore karbide, nitride i intermetalne faze u obliku sitno disperziranih čestica otežavaju gibanje dislokacija. Austenitna struktura s FCC kristalnom rešetkom daje manju pokretljivost atoma od feritne BCC stoga je veći otpor sklizanju atoma i otežana difuzija. Povoljno je krupnije zrno jer ima manje graničnih površina.

Navedite i definirajte dva osnovna mehanička svojstva čelika koji su izvrgnuti dugotrajnom vlačnom opterećenju pri temperaturama u području puzanja.

R_p1/t/T – granica puzanja; naprezanje koje nakon djelovanja na temperaturi T za vrijeme t izaziva trajnu deformaciju od 1%

R_m/t/T – statička izdržljivost; naprezanje koje nakon djelovanja na temperaturi T za vrijeme t izaziva lom

Koje je osnovno traženo svojstvo čelika koji je izvrgnut djelovanju vrućih plinova pri 800 °C i kako se ono ostvaruje? Navedite moguće mikrostrukture.

Osnovno traženo svojstvo je vatrootpornost – otpornost visokotemperaturnoj oksidaciji (ljuskanju na temperaturi višoj od 550°C). Da bi se to postiglo, čelici se legiraju s Cr, Si i Al - ti elementi imaju veći afinitet prema kisiku od željeza pa se kod takvih čelika na površini stvaraju oksidi Cr₂O₃, SiO₂, Al₂O₃ koji štite površinu čelika od daljnje oksidacije.

Moguća su feritna i austenitna mikrostruktura.

Navedite načine povišenja mehaničke otpornosti čelika za rad pri povišenim temperaturama.

Legiranje – legirni elementi u kristalu mješancu koče pokretljivost atoma, a legiranje elementima koji tvore teško topive stabilne spojeve (karbide, nitride i intermetalne faze) otežavaju gibanje dislokacija.

Struktura – austenitna mikrostruktura s gusto složenom FCC rešetkom daje manju pokretljivost atoma nego feritna (BCC) pa je veći otpor sklizanju atoma i otežan proces difuzije. Zbog krupnijeg zrna postoji i manje graničnih površina.

Navedite skupine čelika za rad pri povišenim i visokim temperaturama. Koji se čelici primjenjuju za najviše radne temperature i zašto?

1)     Ugljični nelegirani čelici ≤ 450°C

2)     Niskolegirani čelici 450-580°C

3)     Visokolegirani čelici 550-600°C

4)     Austenitni čelici 600-750°C

Primjenjuju se austenitni čelici zbog visoke mehaničke otpornosti pri visokim temperaturama i visoke otpornosti puzanju. Imaju vrlo dobru kemijsku postojanost i vrlo dobru vatrootpornost.

Nabroji čelike za rad pri niskim temperaturama.

• Niskolegirani (mikrolegirani) sitnozrnati čelici

  • Normalizirano stanje: -50°C

  • Poboljšanjo stanje: -80°C

• Čelici legirani s Ni za poboljšavanje

  • Radna temperatura: -85 do 200°C

• Austenitni čelici

  • Radna temperatura: do -270°C

Koje je osnovno traženo svojstvo čelika za rad pri niskim temperaturama? Koja skupina čelika i zašto ima to svojstvo vrlo dobro zadržano i do najnižih temperatura?

Osnovni zahtjev na čelike za rad pri niskim temperaturama je dovoljna žilavost, odnosno neosjetljivost na krhki lom. Cr-Ni austenitni čelici izdržavaju temperature i do -270°C. Njegovo svojstvo uvelike ovisi o strukturi (FCC rešetka) te stabilnosti. Stabilnost strukture postiže se sniženjem sadržaja ugljika i povišenjem sadržaja nikla.

Zašto su austenitni čelici prikladni za primjenu do najnižih temperatura, a nelegirani nisu?

Zato što se povišenjem sadržaja nekih legirnih elemenata, primjerice nikla (u novije vrijeme i N), postiže stabilnost strukture. Stabilnost austenita važan je preduvjet dobre žilavosti pri niskim temperaturama.

Navedite primarne i sekundarne  zahtjeve za alatne čelike. Objasnite uvjete za ispunjenje najvažnijeg zahtjeva.

Primarni zahtjevi su otpornost trošenju (abrazija (potrebna je martenzitna mikrostruktura i što viši udio kvalitetnih karbida) i adhezija (površina alata mora biti inkompatibilna s obrađivanim materijalom)), otpornost popuštanju i žilavost. Sekundarni su zahtjevi rezljivost, što viša zakaljivost i prokaljivost, otpornost na koroziju, što manje deformacija pri kaljenju te što niža cijena (i dr.).

Kako se postiže visoka otpornost na abrazijsko trošenje kod alatnih čelika? Koje je suprotno loše svojstvo?

Otpornost abrazijskom trošenju alata funkcija je mikrostrukture, traže se martenzitna mikrostruktura jer je martenzit dobro vezivo za karbide pa nema opasnosti od „čupanja“ karbida i što viši udio kvalitetnih karbida. Suprotno abraziji, kod alatnih čelika javlja se i adhezija – naljepljivanje (navarivanje) obrađivanog metala na alat. Zbog povišene čvrstoće i tvrdoće, istezljivost i žilavost su niže.

Navedite mikrostrukturne konstituente nadeutektoidnih i podeutektičkog alatnog čelika nakon kaljenja. Koji od njih ima bolju žilavost i zašto?

Nadeutektoidni – M + K'' + A_z

Podeutektički – M + K'' + K^e + A_z

Nadeutektoidni su žilaviji jer čelici približni eutektoidnog sastava imaju bolju žilavost.

Navedite mikrostrukturne konstituente, prije i poslije kaljenja, visokolegiranog alatnog čelika za hladni rad koji ima podeutektički sastav. Koje je osnovno dobro svojstvo rezultat takve mikrostrukture?

Prije kaljenja mikrostruktura se sastoji od A + K'' + L (ledeburit), a nakon kaljenja mikrostruktura je M + K'' + K^e + A_z. Imaju visoku otpornost trošenju te su teško obradljivi odvajanjem čestica.

Koja su istaknuta svojstva brzoreznih čelika i zašto? Skicirajte dijagram nelegiranih i brzoreznih alatnih čelika koji govori o otpornosti popuštanju.

Brzorezni čelici imaju izvrsnu otpornost na trošenje te otpornost popuštanju (pri T_r = 500 ... 600°C), te nisku žilavost. Povišen im je udio ugljika zbog čega imaju veću tvrdoću, a legiraju se jakim karbidotvorcima pa dolazi do pojave sekundarnog očvrsnuća. Struktura nakon kaljenja je M + A_z + K"+Kᵉ, a A_z popuštanjem pri 500...600°C prelazi u M" i K_p.

Definirajte uz pomoć dijagrama svojstvo alatnih čelika za topli rad.

Alatni čelici za topli rad imaju dobru otpornost popuštanju te se niskim %C postiže dobra žilavost i otpornost toplinskom umoru. Pri visokim temperaturama postiže se „sekundarna tvrdoća“ kod čelika legiranih s karbidotvorcima (W, Mo, Cr, V).

Navedite prednosti bakra i bakrenih legura.

Vrlo dobra električna vodljivost (čistog Cu), vrlo dobra toplinska vodljivost, sposobnost slijevanja s nizom metala -> različite legure, većina legura ima vrlo dobru duktilnost i kovkost, vrlo dobra korozijska postojanost – zelena prevlaka u atmosferi ("patina“) kao i prema morskoj vodi, nemagnetičnost, lijepa boja–crvena do žuta.

Navedite nedostatke bakra i bakrenih legura.

Visoka cijena, visoke temperature lijevanja, ne smije se koristiti u dodiru s hranom ili u preradi prehrambenih namirnica, neotporan prema oksidirajućim kiselinama (vino, voćni sokovi i sl.) -> (nastaje otrovni bakrov acetat), postoji opasnost od vodikove krhkosti > 500 °C uz H₂ i CO dolazi do difuzije i materijal ispuca.

Navedite podjelu bakrenih legura prema kemijskom sastavu.

Prema kemijskom sastavu, bakrene legure dijelimo na mjedi (legure bakra s cinkom) te legure bakra bez cinka –(većinom bronce).

Navedite vrste mjedi prema mikrostrukturi. Što utječe na bolju ili lošiju hladnu deformabilnost?

Prema mikrostrukturi, mjedi dijelimo na a-mjedi, (a+β)-mjedi i β-mjedi. Svojstva ovise o %Zn odnosno o mikrostrukturi; u a-mjedima javlja se kristal mješanac te su one dobro oblikovljive na hladno, u (a+β)-mjedima javlja se β – intermetalni spoj CuZn te su one čvršće i češće toplo oblikovane, dok se β-mjedi ne koriste zbog krhkosti.

Navedite razlike u sastavu, strukturi i tehnološkim svojstvima između monofaznih i dvofaznih kositrenih bronci.

Monofazne kositrene bronce su one s < 9 %Sn i one imaju a-strukturu (kristal mješanac) te su hladno oblikovljive. Dvofazne kositrene bronce su one s 9-15 %Sn i one imaju (α+δ)-strukturu te vrlo dobru otpornost na trošenje (δ – intermetalni spoj, tvrda i krhka faza).

Od kojih se kristala sastoji Cu-Sn legura za gnječenje, a od kojih kristala se sastoji Cu-Sn legura za lijevanje?

Cu-Sn legura za gnječenje sastoji se od α - kristala mješanaca, a legura za lijevanje ima (α+δ)-strukturu, odnosno sastoji se od kristala mješanaca α i intermetalnog spoja δ.

Koje vrste kristala čine strukturu dvofazne kositrene bronce i može li takva legura toplinskom obradom očvrsnuti?

Dvofazne kositrene bronce imaju (α+δ)-strukturu te mogu očvrsnuti toplinskom obradom zbog prisustva intermetalnog spoja δ.

Kakve su moguće mikrostrukture aluminijevih bronca? Koje je moguće i kako toplinskom obradom očvrsnuti?

Aluminijeve bronce mogu imati jednofaznu strukturu – α (4 … 8 %Al) ili dvofaznu (α + g₂)(g₂ - Cu₉Al₄) strukturu (9,5 %Al). Toplinskom obradom mogu očvrsnuti Al-bronce s dvofaznom mikrostrukturom – očvršćuju kaljenjem ili kaljenjem i popuštanjem (slično kaljenju čelika). Očvršćuju se legure s 9 … 11,5 %Al, legure s manjim udjelom aluminija ne sadrže dovoljno visokotemperaturne β faze da bi se moglo provesti kaljenje.

Od kojih se kristala sastoji Cu-Ni legura za gnječenje i koje je dobro tehnološko svojstvo posljedica takve strukture?

Sastoji se od α – kristala. Cu-Ni legure mogu se dobro oblikovati na hladno i na toplo te su zbog nikla otporne koroziji u svim vodenim otopinama, ponajprije u morskoj vodi.

Koje su razlike u svojstvima između α i α+β aluminijskih bronci? Od kojih se vrsta kristala sastoji α faza, a od kojih β faza?

α aluminijske bronce imaju dobru žilavost, korozijsku otpornost i vrlo dobru hladnu oblikovljivost, ali nižu čvrstoću i tvrdoću. S druge strane, α+β aluminijske bronce imaju veću čvrstoću i tvrdoću, ali su manje duktilne i slabije oblikovljive, osobito pri hladnoj deformaciji.

α faza sastoji se od kristala plošno centrirane kubične rešetke (FCC), dok se β faza sastoji od prostorno centrirane kubične rešetke (BCC).

Podjela mjedi po kemijskom sastavu

Mjedi su legure Cu-Zn

Prave mjedi > 50 % Cu; < 44 % Zn

Specijalne mjedi s < 44 % Zn i < 7,5 % - ukupno (Ni, Fe, Mn, Si, Al i Sn)

Cu-Zn-Ni (10 -30 % Ni) - "novo srebro"

Cu-Zn-Sn-Pb; > 80 % Cu - crveni metal, crveni lijev

Podjela, struktura i svojstva pravih mjedi.

Legure Cu-Zn → 50 %Cu i < 44 %Zn – prave mjedi

Svojstva ovise o % Zn odnosno o mikrostrukturi:

• α - mjedi (kristal mješanac) – do 37% Zn

  • Dobro oblikovljive na hladno.

  • Opasnost od napetosne korozije.

• α+β - mjedi (β - intermetalni spoj CuZn) – 37 do 44% Zn

  • Cvršće, slabije hladno deformabilne.

  • Pretežno se oblikuju na toplo.

  • Bolje obradljivosti odvajanjem čestica od α-mjedi zbog krhke β faze.

• β - mjedi (ne koriste se zbog krhkosti)

Kako udio cinka utječe na svojstva mjedi?

Dijagram vlačne čvrstoće CuSn i kako udio kositra utječe na vlačnu čvrstoću?

Koje su prednosti bronce?

Bolja čvrstoća, otpornost na trošenje i klizna svojstva u odnosu na Cu-Zn legure. Bolja korozijska otpornost ali i viša cijena.

Podjela bronce po kemijskom sastavu

Cu-Sn - prave bronce; < 15 % Sn

Cu-Al; < 14 % Al - aluminijeve bronce

Cu-Sn-Pb; <10 %Sn; <28 %Pb - olovno-kositrene bronce

Cu-Pb; < 28 % Pb - olovne bronce

Cu-Be - berilijeve bronce

Ostale bronce – P-, Si-, Mn-, Cd-bronca

Cu-Ni legure; < 45 % Ni

Na koji način mogu očvrsnuti čisti aluminij ili bakar?

Čisti aluminij ili bakar mogu očvrsnuti samo hladnom deformacijom (valjanjem). Mogu se legirati no tada više ne govorimo o čistom aluminiju ili bakru.

Na koji se način mogu očvrsnuti Al-Mg legure?

Toplinskim očvrsnućem

Kako dijelimo gnječene Al-legure? Na koji se način može očvrsnuti Al-Mg legura?

Gnječene aluminijeve legure dijelimo na toplinski očvrstljive i toplinski neočvrstljive. Toplinski neočvrstljive gnječene Al-legure imaju vlačnu čvrstoću iznosa R_m = 200…300 N/mm². Mogu očvrsnuti hladnom deformacijom. Legirni elementi toplinski neočvrstljivih Al-legura su Mn i Mg. Takve legure imaju homogenu strukturu – sastoje se samo od kristala mješanaca te imaju visoku duktilnost i dobru korozijsku postojanost.

Opišite postupak precipitacije. Može li tako očvrsnuti legura Al-Si?

Legura s X %B prikazana u dijagramu na sobnoj je temperaturi bifazna – mikrostruktura od a kristala mješanaca Al i β kristala intermetalnog spoja. Leguru zagrijavamo do T_ž te prelazimo liniju topivosti legirnog elementa B u aluminiju. Nakon toga u mikrostrukturi imamo samo a fazu → provodi se homogenizacija. Sporim se hlađenjem legura vraća u početno stanje, stoga leguru brzo hladimo jer nastojimo spriječiti difuziju i nastanak β faze, dakle na sobnoj temperaturi sada imamo monofaznu mikrostrukturu prezasićenu s B. Leguru ostavimo dulje vrijeme na sobnoj temperaturi (ili nešto kraće na povišenoj) pa će se izlučiti β faza no ne po granicama zrna već ravnomjerno po cijelom volumenu u obliku sitnih nakupina (precipitata). Taj se dio postupka očvršćivanja zove prirodno (odnosno umjetno) dozrijevanje te se postiže viša čvrstoća i tvrdoća metala.

Skicom prikažite postupak precipitacijskog očvršćivanja aluminijskih legura.

Kako struktura aluminija ovisi o postotku otopljenog legirajućeg elementa (dijagram).